Препарат "биос" - стимулятор роста и развития растений

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к препарату для стимуляции роста и развития растений на основе штамма бактерий Halobacterium salinarum ВКПМ В-9025. Для получения препарата штамм бактерий Halobacterium salinarum ВКПМ В-9025 выращивают в течение 6 суток. После чего биомассу отделяют центрифугированием при 7000g и инкубируют в дистиллированной воде, затем осадок отбрасывают, а полученный супернатант центрифугируют при 50000g, супернатант отбрасывают, а к полученному осадку приливают дистиллированную воду в том же объеме, осадок суспендируют. Такую манипуляцию суспендирования повторяют до тех пор, пока в суспендируемом осадке не восстановится отношение оптической плотности раствора при длине волны 280 нм к оптической плотности раствора при длине волны 570 нм (D₂₈₀/D₅₇₀) менее 2,5, далее супернатант стандартизуют до концентрации бактериородопсина от 10^-9М до 10^-6М. Препарат позволяет снизить общий расход удобрений при выращивании растений, что приводит к получению более экологически чистой продукции с большим количеством питательных веществ и зеленой массы. 3 табл.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к препарату для стимуляции роста и развития растений.

Существует несколько способов стимулирования роста и повышения продуктивности рассады растений, в частности путем регулирования температуры и светового облучения при искусственных условиях выращивания в специальных сооружениях. Однако для этого необходимы существенные затраты на специальное оборудование или устройства, а эффект стимулирования роста и повышения продуктивности не пропорционален затраченному труду.

Известны стимуляторы роста и развития растений на основе химических соединений, такие как декарбамид иодида никеля, тетраметил мочевина с борной кислотой, аценафтен, жасмоновая кислота [1-4]. Однако такие стимуляторы роста не экологичны и малоэффективны по сравнению с препаратом на основе бактерий Halobacterium salinarum [5].

В последние годы проведены исследования по действию физиологически активных веществ, выделенных из растительных тканей, на жизнь растений в окружающей среде, то есть прорастание, рост, цветение, плодоношение и старение. В настоящее время известно 6 основных групп фитогормонов: ауксины, цитокинины, гиббереллины, абсцизовая кислота, этилен и брассинолид.

Наиболее эффективным физиологически активным веществом и естественным биорегулятором-фитогормоном является брассинолид (эпибрассинолид). По своему физиологическому действию брассинолид следит за балансом веществ в растении (гомеостазом) и является адаптогеном, так как участвует в синтезе антистрессовых белков [6-18]. Однако препарат для стимуляции роста и развития растений на основе бактерий Halobacterium salinarum эффективнее, чем брассинолид [5]. Такой препарат для стимуляции роста и развития растений на основе бактерий Halobacterium salinarum, содержащий бактериородопсин в количестве от 10^-9М до 10^-6М является аналогом заявляемого препарата.

Задача заявляемого изобретения - получить препарат с повышенной эффективностью стимулятора роста и развития растений

Задача решена путем изменения обработки биомассы бактерий Halobacterium salinarum.

Штаммы бактерий Halobacterium salinarum - естественные обитатели соленых озер, где концентрация NaCl может достигать 4 М, что в 6 раз выше, чем в морской воде [19]. Бактерии рода Halobacterium salinarum не обладают зоопатогенными или фитопатогенными свойствами и не представляют опасность для человека, поэтому работа с ними не требует специальных мер предосторожности [20].

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

ПРИМЕР 1. Получение препарата на основе биомассы бактерий Halobacterium salinarum.

Препарат (далее препарат 1) на основе биомассы бактерий Halobacterium salinarum получали, как было описано ранее [5].

Штамм галофильных бактерий Halobacterium salinarum ВКПМ В-9025 выращивают в колбах емкостью 750 мл в объеме среды выращивания 300 мл при освещении люминесцентными лампами дневного света до стационарной стадии роста на круговой качалке при 37°С и встряхивании 100 об/мин. Для выращивания используют среду следующего состава (мас.%): пептон - 1, дрожжевой экстракт - 0,5, NaCl - 25, MgSO₄ - 2, KCl - 0,2, цитрат натрия - 0,3, глицерин - 0,1, CaCl₂ - 0,02, вода - остальное, рН среды - 7,2-7,4.

Через 6 суток осадок отделяют центрифугированием при 7000 g 10 мин и полученную биомассу взвешивают. Затем к осадку (20 г) приливают дистиллированную воду в объеме 300 мл и инкубируют при перемешивании в условиях комнатной температуры в течение 16 часов. После центрифугирования при 7000 g в течение 10 мин и 4°С разбавляют дистиллированной водой до концентрации основного компонента клеточных мембран бактериородопсина 1 мг/мл, что соответствует 0,4×10^-4М. Количество бактериородопсина определяют при длине волны 570 нм, а концентрацию вычисляют по следующей формуле:

С=D·M_r·V_p-ра·V_кюв/Е_бр·V_пробы

Где:

D - оптическая плотность раствора при длине волны 570 нм;

M_r - молекулярная масса бактериородопсина (26700);

V_p-pa - общий объем раствора бактериородопсина;

V_кюв - объем раствора бактериородопсина в спектрофотометрической кювете;

Е_бр - коэффициент молярного поглощения бактериородопсина (63000 М^-1см^-1);

V_пробы - объем пробы бактериородопсина в спектрофотометрической кювете. Концентрация бактериородопсина 1 мг/мл.

Препарат 1 имеет отношение оптической плотности раствора при длине волны 280 нм к оптической плотности раствора при длине волны 570 нм (D₂₈₀/D₅₇₀) от 8 до 10.

ПРИМЕР 2. Получение препарата «БИОС» на основе биомассы бактерий Halobacterium salinarum.

Штамм галофильных бактерий Halobacterium salinarum ВКПМ В-9025 выращивают, как это описано в примере 1. Также как в примере 1 через 6 суток биомассу отделяют центрифугированием и инкубируют в дистиллированной воде.

После центрифугирования при 7000 g в течение 10 мин и 4°С осадок отбрасывают, а полученный супернатант центрифугируют при 50000 g в течение 40 мин и 4°С. Супернатант отбрасывают, а к полученному осадку приливают дистиллированную воду в том же объеме, осадок суспендируют, а полученную суспензию лизата бактерий центрифугируют при 50000 g в течение 40 мин и 4°С. Супернатант отбрасывают, к осадку приливают дистиллированную воду в том же объеме, суспендируют и центрифугируют при 50000 g в течение 40 мин и 4°С. Такую манипуляцию суспендирования осадка в воде с последующим высокоскоростным центрифугированием повторяют до тех пор, пока в суспендируемом осадке после очередного центрифугирования не восстановится отношение оптической плотности раствора при длине волны 280 нм к оптической плотности раствора при длине волны 570 нм (D₂₈₀/D₅₇₀) менее 2,5. После чего супернатант стандартизуют разбавлением дистиллированной водой до концентрации бактериородопсина от 10^-9М до 10^-6М.

ПРИМЕР 3. Эффективность препарата «БИОС» при обработке семян ячменя.

В качестве тест-культуры выбрали пивоваренный ячмень сорта «Скарлет». Семена этой культуры в течение 3 часов замачивали в растворе препаратов (препарат 1 и препарат «БИОС»). После чего семена закладывали на проращивание. Опыт был заложен в трехкратной повторности в чашках Петри. Каждый вариант содержал 60 штук семян (по 20 штук семян в чашке). Для замачивания 60 штук семян расходовали по 5 мл либо препарата 1 (D₂₈₀/D₅₇₀=9) либо препарата «БИОС» (D₂₈₀/D₅₇₀=2,3) с одинаковым содержанием бактериородопсина в концентрации 10⁷M. Контрольным вариантом служило замачивание семян в 5 мл дистиллированной воды. Результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1
Испытуемый раствор	Масса проростка (мг)	Процент к контролю	Масса корня (мг)	Процент к контролю
Контроль	7,4±0,4		17,2±2,5
Препарат 1	13,8±1,3	186	17,8±0,75	103
Препарат «БИОС»	17,1±3,3	230	25,8±3,1	150

На 5 сутки после обработки семян ячменя эффективность воздействия заявляемого препарата «БИОС» на массу корня и массу проростка превосходит эффективность воздействия препарата 1. Заявляемый препарат увеличивает массу корня обрабатываемых семян на 50% по сравнению с контролем, в то время как препарат 1 не эффективен по этому показателю. Масса проростка семян ячменя после обработки заявляемым препаратом «БИОС» увеличивается на 24% по сравнению с препаратом 1 и более чем в 2 раза по сравнению с контролем.

ПРИМЕР 4. Эффективность препарата «БИОС» на рассаде растений в присутствии удобрения в условиях защищенного грунта.

Посеяли 4 пластиковых кассеты 210 (лотки в виде 210 сот с размером ячейки в мм 26×24×52), наполненных торфо-вермикулитной почвой. Посев и заполнение кассет почвой автоматическое (посевная машина фирмы «Conic System», Испания). Вес кассеты без полива 1600-1700 г. Глубина посадки семян 7 мм. Посевной материал - салат листовой, Lactuca sativa var. Secalina, Гранд Рапид Ритса (Grand Rapid Ritsa, фирма «Nunhems», Голландия).

Препарат готовили на воде для кассет с полной обработкой рассады. Норма расхода жидкости составляла 250 мл на кассету. Кассеты поливали по весу. После чего переносили в климатическую камеру проращивания на 36 часов, в которой поддерживается температура 14°С и влажность 96-97%.

После климатической камеры кассеты выставили в рабочую теплицу для рассады. Освещение лампами Super HPS Deluxe фирмы SUNMASTER мощность 400 ватт и спектр излучения 570-625 нм. Средняя температура - 15°С. Обычный полив 250 мл каждой кассеты (1,25 мл на 1 ячейку) раствором NPK 10.18.32, рН 7,2 и удельной электропроводности 1,3 мСм/см. Опытные растворы, внесенные в состав поливочной жидкости, содержали либо препарат 1 (D₂₈₀/D₅₇₀=9), либо препарат «БИОС»

(D_280/D₅₇₀=2,3) с одинаковым содержанием бактериородопсина в концентрации 10^-8М. Контрольный раствор был без препарата (контроль).

Применялась следующая схема полива. До стадии увлажняющего полива - обычный полив. Увлажняющий полив на стадии 3-4 листочка и на 17 сутки после посева. Это 6 проходов поливальной машины, что составляет 3,75 мл раствора NPK 10.18.32, рН 7,2, которое добавлено дважды в одну ячейку. После чего два дня рассада находилась без полива. Затем два дня обычный полив. Один день подсушивали перед обильным поливом. Обильный полив на 23 сутки после посева осуществляли по следующей схеме: 4,2 мл 3 раза в одну лунку обычного поливального раствора (10 проходов поливальной машины с нормой расхода 1,25 мл на лунку), затем 3,10 мл 2 раза в одну лунку удобрение с удельной электропроводностью 1,9-2,2 мСм/см, рН 7,2 (5 проходов поливальной машины). После чего рассаду не поливали 4 суток. Затем 2 дня обычный полив.

По окончании эксперимента рассада, выращенная для дальнейшего роста, в каждом варианте опыта и при различных способах обработки оценивается по весу сухой и зеленой массы. Оценивали в каждом опыте по 60 растений. Были получены следующие результаты (Таблица 2).

Таблица 2
Испытуемый раствор	Зеленая масса одного растения (г)	Процент к контролю	Сухая масса одного растения (мг)	Процент к контролю
Контроль	0.69±0.03		61±2
Препарат 1	0.74±0.02	109	67±1	110
Препарат «БИОС»	0.77±0.01	112	69±1	113

Результаты, представленные в таблице 2, статистически достоверны. Эффективность воздействия заявляемого препарата «БИОС» на рассаду растений выше таковой, чем у препарата 1. Обработка рассады растений заявляемым препаратом «БИОС» стимулирует рост и развитие растений, выражающееся в накоплении не только питательных веществ (сухая масса рассады) в процессе роста, но и в увеличении зеленой массы рассады. При этом прирост зеленой массы рассады, обработанной в процессе роста заявляемым препаратом, составляет 12% по сравнению с контролем и превышает эффективность воздействия препарата 1. А накопление питательных веществ у обработанных растений заявляемым препаратом «БИОС» в процессе роста составляет 13% по сравнению с контролем, также превышает эффективность воздействия препарата 1. Таким образом, препарат можно использовать для стимуляции роста и развития рассады в условиях защищенного грунта не только для накопления питательных веществ, но и для увеличения зеленой массы растений.

ПРИМЕР 5. Эффективность препарата «БИОС» на рассаде растений без удобрения в условиях защищенного грунта.

Посев, обработка и полив рассады до стадии обильного полива, как пример 4. Стадию обильного полива проводили по следующей схеме. Контрольную группу растений (контроль) обрабатывали, как в примере 4. Опытную группу рассады обрабатывали следующим образом: вместо удобрения с удельной электропроводностью 1,9-2,2 мСм/см, рН 7,2 (5 проходов поливальной машины) поливали обычным поливальным раствором, содержащим препарат (5 проходов поливальной машины). После чего рассаду не поливали 4 суток. Затем 2 дня - обычный полив.

По окончании эксперимента рассада, выращенная для дальнейшего роста, в каждом варианте опыта и при различных способах обработки оценивается по весу сухой и зеленой массы. Оценивали в каждом опыте по 92 растения. Были получены следующие результаты (Таблица 3).

Таблица 3
Испытуемый раствор	Зеленая масса одного растения (г)	Процент к контролю	Сухая масса одного растения (мг)	Процент к контролю
Контроль	0.56±0.03		49.1±3
Препарат 1	0.62±0.01	110	54.2±2	110
Препарат «БИОС»	0.64±0.01	114	57.2±1	116

Результаты, представленные в таблице 3, статистически достоверны. Эффективность воздействия заявляемого препарата «БИОС» на рассаду растений в отсутствии удобрения выше таковой, чем у препарата 1. Эффективность обработки рассады растений заявляемым препаратом «БИОС» в отсутствии удобрения увеличивается до 14-16% по сравнению с аналогичными данными примера 4. В то же время эффективность обработки рассады растений препаратом 1 в отсутствии удобрения остается без изменений по сравнению с аналогичными данными примера 4.

Таким образом, при применении заявляемого препарата «БИОС» можно исключить обработку рассады удобрением с удельной электропроводностью 1,9-2,2 мСм/см, рН 7,2 на стадии обильного полива. Применение заявляемого препарата «БИОС» позволяет снизить общий расход удобрений при выращивании растений в условиях защищенного грунта.

Заявляемый препарат «БИОС» обладает ростостимулирующими свойствами, превосходящими таковые у препарата 1. Заявляемый препарат более эффективен, чем препарат 1, как при обработке семян, так и при обработке растений защищенного грунта. Применение заявляемого препарата «БИОС» позволяет снизить общий расход удобрений при выращивании растений, что приводит к получению более экологически чистой продукции с большим количеством питательных веществ и зеленой массы.

Источники информации

1. a.c. РФ N 1639452.

2. Патент РФ N 2179806.

3. Патент РФ N 2088084.

4. Патент РФ N 2145165.

5. Патент РФ N 2307506.

6. http://herba.msu.ru/russian/departments/physiology/spezkursi/chub/7-2-8-l.html.

7. USA patent 2,003,150,025.

8. USA patent 2,002,115,570.

9. USA patent 6,534,313.

10. USA patent 5,071,466.

11. USA patent 4,346,226.

12. USA patent 4,959,091.

13. USA patent 4,961,775.

14. USA patent 5,763,366.

15. USA patent 6,063,731.

16. USA patent 6,239,073.

17. USA patent 6,849,576.

18. http://www.vitusltcl.ru/ch epin-br.html.

19. Cavalier-Smith T. The neomwan origin of archaebacteria, the negibacterial root of the universal tree and bacterial megaclassification. Int.J.of Syst. and Envir. Microb. 2002, 52, 7-76.

20. Санитарные правила СП 1.2.731-99.

Препарат для стимуляции роста и развития растений на основе штамма бактерий Halobacterium salinarum ВКПМ В-9025, содержащий бактериородопсин, полученный путем выращивания штамма бактерий Halobacterium salinarum ВКПМ В-9025 в течение 6 сут, после чего биомассу отделяют центрифугированием при 7000g и инкубируют в дистиллированной воде, осадок отбрасывают, а полученный супернатант центрифугируют при 50000g, супернатант отбрасывают, а к полученному осадку приливают дистиллированную воду в том же объеме, осадок суспендируют несколько раз до тех пор, пока в суспендируемом осадке не восстановится отношение оптической плотности раствора при длине волны 280 нм к оптической плотности раствора при длине волны 570 нм (D₂₈₀\D₅₇₀) менее 2,5, далее супернатант стандартизуют до концентрации бактериородопсина от 10^-9М до 10^-6М.